STL Stéréolythographie

EPFL - ENAC - LIV
Informatique et Dessin
Ba 3+4
S.T.L.
Stéréolythographie
Support de cours "Informatique et dessin"
EPFL - Section Architecture - Ba 3+4
Michel Herzen
Jérôme Zufferey
Chargé de cours EPFL/ENAC/LIV
Assistant EPFL-ENAC-LIV
Collaborateur auxiliaire EPFL/ENAC/ENAC/IT
v071207
Michel Herzen
Chargé de cours EPFL/ENAC/LIV
-1-
Jérôme Zufferey
Assistant EPFL/ENAC/LIV
Collaborateur auxiliaire EPFL/ENAC/ENAC-IT
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Informatique et Dessin
Ba 3+4
Remarques mêlées à propos des fichiers "STL"
(Fichiers STéréoLithographie1)
Le but de ce document est d'examiner les possibilités d'exporatation de fichiers 3D vers du .STL
(fichier stéréolithographique) à des fins de fabrication avec des outils de prototypage au travers des logiciels
"courants" dont peuvent disposer les collaborateurs et les étudiants de l'ENAC.
C'est un premier rapport est basé essentiellement sur des recherches internautiques, afin de voir les
possibilités et les problèmes soulevés par ce type de fichier et les différentes applications dont nous
disposons. La méthode de test la plus fiable sera de réaliser un ou deux modèles 3D (le même avec les
différents logiciels) puis d'observer le résultat réel produit par les documents exportés.
Les logiciels les plus courants, installés sur la majorité des ordinateurs, sont AutoCAD™ et
ArchiCAD™. Ils auront donc l'honneur des tests. D'autres logiciels sont cependant mis à dispositions de
manière plus expérimentale (ou publicitaire): Allplan™, EliteCAD™, Tell Desktop™. Nous rechercherons
également des informations concernant ces derniers, de même que pour quelques classiques, nonofficiellement disponibles pour l'instant mais de plus en plus sollicités tels que 3DStudio Max ou Blender
AutoCAD
Première "restriction" (qui est commune à la plupart des logiciels), on ne peut exporter exclusivement que
des solides (et non des surfaces, qui ont une épaisseur égale à zéro).
De plus, tous les solides doivent se trouver dans l'octant positif du système UGS (Système de
Coordonnées Universel); autrement dit, les valeurs X, Y et Z doivent être positives.
Comme l'exportation au format STL produit des facettes, la résolution de celles-ci peut être
modifiée (voir remarque *1). En effet, la variable FACETRES détermine la résolution (finesse) des facettes. La
valeur initiale est de 0.5 et peut varier de 0.01 à 10.0
Restriction beaucoup plus génante… "Un seul solide par fichier autorisé" signifie qu'on ne peut
exporter qu'un objet à la fois… Soit tout "unir" en fonctions booléennes! Sauver avant de faire les essais!
Le résultat affiché dans "Solidview Lite" semble fonctionner… reste à tester avec un modèle réel.
Notons que pour importer du STL dans AutoCAD il faut cependant un plugin.
1
Le format STL (STereo Litography) devrait être compatible avec la station statistique de travail SLA (Stereo-Lithography
Apparatus). Les données du solide sont transférées dans le SLA sous forme d'une représentation à facettes du modèle. Les
facettes sont composées d'un jeu de triangles (lignes droites vers l'extérieur) se rapprochant des faces du modèle. A partir des données
des facettes, la station de travail SLA génère un jeu de contours définissant une séries de calques qui représentent la partie à
construire.
Michel Herzen
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-2-
Jérôme Zufferey
Assistant EPFL/ENAC/LIV
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Ci-dessous un exemple PRATIQUE d'exportation STL depuis AutoCAD: En prenant soin d'unir
les différents solides par opération booléenne, on prendra soi de placer ceux-ci dans l'octant positif du
système de cordonnées générales.
Le sous-menu "Exporter" du menu "Fichier" nous permettra alors de sélectionner UN SEUL
solide pour une sortie STL.
AutoCAD ne nous permet pas d'autres paramètres pour l'exportation, contrairement à Rhino.
Rhino
Quelques mots seulement sur ce logiciel très proche d'AutoCAD (à l'origine développé comme "plug-in"
pour Autodesk) mais s'étant particulièrement orienté vers la modélisation géométrique 3D, allant bien plus
loin que la "planche à dessin" Autodesk.
Côté STL, les exportations de Rhino sont réputées pour leur qualité et leur précision. De plus,
certains modules additionnels (STL Repair) permettent un contrôle beaucoup plus précis de l'objet à
exporter en vue de prototypage.
Michel Herzen
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-3-
Jérôme Zufferey
Assistant EPFL/ENAC/LIV
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ArchiCAD
J'ignore ce qu'il en est de la dernière version… Mais ayant à disposition la version 7 du logiciel de
Graphisoft, curieuse surprise que de rien trouver côté exportation STL, option qui semble plus commune
aux applications en provenance de la mécanique… Nous avons tenté de passer par du dwg… les objets
arrivent dans AutoCAD sous forme de blocs et/ou de surfaces, donc sous forme inutilisable. Idem en
essayant d'exporter en DXF ou éventuellement en 3DS (dernière option à peut-être envisager en passant par
3DStudio Max!) mais le passage s'annonce assez mal: un dxf dans Blender a donné un STL illisible…
Autodesk Architectural Desktop
Cousin d'AutoCAD, on se devait de le tester au passage, même s'il n'est guère répandu dans nos
locaux. Le hic est que l'on a tendance à oublier qu'Architectural Desktop est en fait AutoCAD, avec un
important "plug-in" pour l'architecture... Conséquence, mêmes conseils (aide identique) que pour le logiciel
généraliste et pas d'importation STL... Sauf si l'on exporte des solides. Et comme on peut transformer un
solide en mur (objet paramétrique) mais pas l'inverse... Cela revient à utiliser AutoCAD.
Pas plus de possibilités en passant par "VIZ Render" (sorte de 3DStudio ultra-light généreusement offert
avec Architectural Desktop): aucune exportation possible. Il reste un petit espoir en passant par 3DStudio
Max... à vérifier!
Notons encore que les problèmes semblent similaires dans l'application plus "intuitive" dénommée
"Revit" qui a, semble-t-il, remplacé les esquisses au goût douteux d'Architectural Studio (application qu'on ne
trouvait d'ailleurs que sur les sites US et qui n'a probablement et heureusement jamais franchi un océan!)
Allplan
Même "surprise" et même problème qu'avec ADT (voir ci-dessus): pas d'exportation directe Mais
peut-être une voie possible en passant par Cinema 4D (concurrent de 3DS) souvent proposé et/ou associé au
logiciel de Nemetschek comme une application complémentaire et nécessaire.
Au fur et à mesure de mes essais, je comprends que les logiciels paramétriques et la stéréolythographie font mauvais ménage, ce qui est somme toute logique: le fichier STL est composé de solides, de
masses à sculpter ou fixer. On imagine difficilement une prototypeuse prendre en compte la composition
d'un mur ou d'une dalle... Il semble cependant dommage que ces logiciels n'offrent pas une possibilité
d'exportation vers ce type de fichier... Peut-être est-ce trop délicat.
EliteCAD
Le site est bien mystérieux à ce sujet, de même que les forums. Il est vrai que le logiciel est (hélas?)
bien confidentiel... Les seules informations d'exportations trouvées "online" sont les formats DWG, SAT
et WRL... le format SAT étant aussi un ASCII... Qui sait! Mais rien dans les informations techniques, alors
qu'en principe elles vantent ce qu'un logiciel est capable de faire. À tester de près donc, sachant quil s'agit
aussi d'un logiciel de dessin paramétrique...
Michel Herzen
Chargé de cours EPFL/ENAC/LIV
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Jérôme Zufferey
Assistant EPFL/ENAC/LIV
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Tell Desktop
Issu de la mécanique (horlogère), Tell produit évidemment des fichiers STL. L'évidence vient aussi du
fait qu'on se retrouve là face à un logiciel de 2D/3D géométrique (AutoCAD) et non paramétrique (les
autres...) Il semble que ceux-ci offrent relativement une possibilité d'aller vers le prototypage contrairement
à ceux là. Reste à le tester pour vérifier la qualité et la compatibilité (qui était surprenante avec l'importations de
plans DXF...)
3DStudio MAX
Comme 3DS se doit d'être une référence dans le monde Windows (exclusivement d'ailleurs), il se doit
de donner l'exemple. Ainsi, en plus d'exporter au format STL, au format binaire ou ASCII (les objets
préalablement sélectionnés), il permet également d'ouvrir ce type de fichier. Du coup, il est très intéressant
d'exporter "brutalement", sans retouche, une scène 3D vers un fichier STL pour la relire ensuite... On
risque de faire de curieuses découvertes! En parcourant l'aide du logiciel (en recherchant "stl") on découvrira
par exemple qu'une fois un objet sélectionné, deux chemins nous amènent à un outil fort intéressant:
> panneau Modifier > Liste des modificateurs > Vérification STL
> menu Modificateurs > Edition maillage > Vérification STL
Cela nous permet de tester si un objet est exportable vers une stéréolythographie. En effet, un fichier STL
doit contenir une surface complète et fermée. Cet outils nous permet donc de voir si des arêtes sont
ouvertes (trous) ou multiples (faces ayant plusieurs arètes en commun) , si des faces sont doubles (partageant le
même espace 3D) ou si des pointes engendrent des erreurs (faces isolées ne partageant qu'une seule arête avec l'objet).
Précieux outils, il faut certes un peu d'expérience pour créer un STL utilisable mais il est important
de garder à l'esprit ces quelques règles de base.
Michel Herzen
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Jérôme Zufferey
Assistant EPFL/ENAC/LIV
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Pour l'anecdote, l'exemple ci-dessous est le même que celui réalisé sous AutoCAD. Il s'agit d'ailleurs
du document AutoCAD importé dans 3DS Max.
À notre surprise, l'importation du fichier DWG donnait des résultats peu convaincants,
particulièrement au niveau des coupures du cylindre et du faible lissage des courbes de l'objet booléen.
Par contre, le même objet exporté en STL depuis AutoCAD puis importé et contrôlé dans 3DS
Max semblait amener à un résultat beaucoup plus précis et proche d'un modélisation directement réalisée
dans cette application. Reste à tester ce qu'il en ressortirait à la prototypeusse!
Blender
Certes il faudrait faire plusieures tentatives avec des documents importés, toujours est-il que
l'exportation STL fournie avec le logiciel crée des fichiers STL lisibles -pour autant que, comme dans
AutoCAD, on ait uni l'ensemble des objets par opération booléenne- avec Solidview Lite. Par contre, les
choses se compliquent si le modèle n'a pas été crée avec Blender mais provient d'une importation… En
effet, j'ai pu obtenir des résultats positifs en exportant quelques modèles simples crées directement avec
l'application, mais un DXF importé d'une exportation ArchiCAD (!) a engendré quelques surprises de
lecture (nombre de triangles erroné par exemple).
Comme son frère ainé -et coûteux- 3DS, il permet également de lire du format STL, pour constater
les éventuels dégats, mais n'a pas autant de paramètres de vérification que le logiciel de Discreet.
Mais étant donné la vitesse d'évolution des logiciels OpenSource, et s'il n'est pas certain de voir de
grandes améliorations à ce sujet (très spécialisé tout de même) au fur et à mesure des prochaines versions, il ne
serait pas étonnant de voir apparaître quelque plugin ou script Python…
Michel Herzen
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Jérôme Zufferey
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Liens
http://www.3dsystems.com/french/default.asp
Société spécialisée dans le prototypage… Plusieurs technologies et applications; informations intéressantes
http://rpdrc.ic.polyu.edu.hk/content/rp_for_arch_short_guide.htm
Un site (Hong-Kong) apparemment spécialisé sur le prototypage, avec de bonnes pages d'explications
http://www.solidview.com/
Un parmi d'autre, permet de télécharger un visualeur de fichiers STL. Bien qu'il faille s'enregistrer, la
version "Lite" est gratuite, fonctionnelle et de plus agréable à utiliser.
http://www.fpsols.com/meshworks.html
Un autre outil, assez spécialisé cette fois, pour retravailler des "meshes", autrement dit des objets (par
exemple crées avec 3DS.)
http://www.3dplugins.com/product/11579
Un peu surprenant puisqu'AutoCAD propose "nativement" d'exporter vers le format STL, il existe
toutefois des plugin's pour ce dernier. À noter que le même site propose également un plugin
d'importation ainsi que des outils pour SolidWorks.
Moins surprenant lorsqu'on lit les caractéristiques alléchantes… "AutoCAD already has a "STLOUT"
command which exports STL files. But unfortunately it has some limitations. Firstly, it exports only 3D Solids and that too
only one at a time. It does not export 3D Face, Polygon Mesh and Polyface Mesh entities which can very well be a part of a
STL model. STL Export for AutoCAD addresses these issues. With STL Export for AutoCAD you can now export
multiple 3D Solid, 3D Face, Polygon Mesh and Polyface Mesh entities to a single STL file. STL Export for AutoCAD
is very easy to use. It adds a new command to AutoCAD called "STLEX". Simply type "STLEX" at the AutoCAD
command prompt and select the entities to export."
http://www.3dlinks.com
Petit lien au passage, qui n'a pas grand chose à voir spécifiquement avec le format STL mais avec des
informations générales sur les logiciels 3D (dont 3D Studio Max, évidemment). Même réflexion pour le site
francophone http://www.3dvf.com/ ou le site anglophone http://www.3dtotal.com/
Remarques
Si la plupart de logiciels n'offrent guère de possibilités d'exportation vers des fichiers STL, certains
logiciels tiers sont "spécialisés" dans la conversion de données. Sans prétendre générer des fichiers de
stéréolythographie, le shareware 3Dwin (http://www.tb-software.com/) permet passablement d'échanges de
fichiers 2D/3D pour environ Fr. 50.Par contre, l'application Polytrans (http://www.okino.com/default.htm) semble offrir ce type de
possibilité. Par contre, si le site explique par exemple les formats d'Archicad ou Architectural Desktop, la
conversion ne semble pas si simple (voir la planche illustrant la dernière page).
À noter au passage que cette application existe aussi sous forme de plugin pour les principales
applications (3DS, Maya, Softimage)... On trouvera une description complète du plugin pour 3D Studio Max
à l'adresse suivante: http://www.okino.com/conv/pt4max.htm.
Signalons enfin qu'en parcourant de nombreux sites de fabricant de matériel destiné au prototypage,
on ne trouve quasiment aucune information se référant aux logiciels "paramétriques" d'architecture. Il est
vrai que l'utilisation est en principe destiné à la mécanique et à l'industrie. Ainsi, les logiciels "compatibles"
mentionnés pour la création de STL sont le plus souvent "3D Studio Max", "FormZ", "Rhino",
"AutoCAD" (eh oui!) et les applications de références telles que "Maya", "Alias StudioTools",
"SoftImage", etc.
Michel Herzen
Chargé de cours EPFL/ENAC/LIV
-7-
Jérôme Zufferey
Assistant EPFL/ENAC/LIV
Collaborateur auxiliaire EPFL/ENAC/ENAC-IT
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Informatique et Dessin
Ba 3+4
La planche ci-dessous, tirée du site, suggère quelques méthodes d'exportations. Mais il va s'en dire
que tout cela serait à tester de très près. Les connaisseurs du format DXF savent combien le terme
"exporter" est parfois insuffisant pour reprendre un document de manière utilisable!
Note intéressante- et peu encourageante- concernant ADT (Architectural Desktop):
"ADT is built on top of AutoCAD. As such, importing from Autodesk Architectural Desktop into Okino products is
similar to that of AutoCAD. DWG/DXF and ACIS SAT are the natural formats. STL is the least desired method."
L'étape suivante de ce bref survol sera donc de créer quelques modèles, aux géométries variées, afin de
pouvoir les tester "en réel" à partir des différents logiciels.
J. Zufferey - Mars 2005, Màj Décembre 2007
Michel Herzen
Chargé de cours EPFL/ENAC/LIV
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Jérôme Zufferey
Assistant EPFL/ENAC/LIV
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